DE69922109T2 - Interferometric device for visualizing optical reflection and / or transmission characteristics inside an object - Google Patents

Interferometric device for visualizing optical reflection and / or transmission characteristics inside an object Download PDF

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Bilderfassung durch optische Tomografie, durch die Bilder gewonnen werden können, die durch die Intensität der Lichtstrahlen gebildet werden, die von einem zu untersuchenden Objekt kommen, wobei diese Intensität von der Tiefe darin abhängt. Diese optische Intensität kann entweder durch Reflexion der Strahlen auf oder in dem Objekt oder durch den Durchgang von Licht durch dieses Objekt gewonnen werden.The The present invention relates to image acquisition by optical Tomography through which images can be obtained by the intensity of the light rays are formed, which come from an object to be examined, being this intensity depends on the depth in it. This optical intensity can either be by reflection of the rays on or in the object or gained by the passage of light through this object become.

Genauer gesagt betrifft die Erfindung den Bereich der sogenannten Interferometrie niedrigerer Kohärenz und nutzt das Prinzip des Michelson-Interferometers.More accurate said invention relates to the field of so-called interferometry lower coherence and uses the principle of the Michelson interferometer.

1 der zugehörigen Zeichnungen zeigt ein derartiges Interferometer. Es umfasst eine Lichtquelle S mit breitem Spektralband, das daher eine geringe Kohärenzlänge aufweist. Der Strahl, der von dieser Quelle kommt, wird auf einen Strahlseparator SF geleitet, der den Strahl der Quelle in einen Strahl teilt, der ein zu untersuchendes Objekt O beleuchtet und in einen Strahl, der auf einen sogenannten Referenzspiegel M auftrifft. 1 The accompanying drawings show such an interferometer. It comprises a light source S with a broad spectral band, which therefore has a short coherence length. The beam coming from this source is directed to a beam separator SF, which splits the beam of the source into a beam which illuminates an object to be examined O and into a beam incident on a so-called reference mirror M.

Im Fall dieser Figur werden der Strahl, der auf das Objekt O auftrifft und der Strahl, der auf den Spiegel M auftrifft, jeweils reflektiert und über den Separator SF geführt, um sich zu rekombinieren und einen Fotoaufnehmer PC zu beleuchten. Dadurch überlagern sich die reflektierten Strahlen konstruktiv und destruktiv und bilden einen Interferenzstreifen, insofern der Unterschied der zurückgelegten optischen Wege kleiner als die Kohärenzlänge der Quelle ist.in the In the case of this figure, the beam impinging on the object O becomes and the beam incident on the mirror M is reflected, respectively and over led the separator SF, to recombine and illuminate a photoreceptor PC. Overlay it the reflected rays are constructive and destructive and form an interference fringe, in that the difference of the traversed optical path is less than the coherence length of the source.

Mit dieser interferometrischen Vorrichtung kann so zum Beispiel ein Hinweis auf die Beschaffenheit der Oberfläche des Objekts gewonnen werden. Trotzdem kann, wie beschrieben wurde, mit diesem Interferometer keine tomografische Information von dem Objekt gewonnen werden, das heißt keine Information, die auf die Reflexion zurückzuführen ist, die von mehreren Punkten im Inneren des Objekts ausgeht, die in der Tiefe liegen.With This interferometric device may be so for example Note on the nature of the surface of the object to be obtained. Nevertheless As has been described, with this interferometer, no tomographic Information is obtained from the object, that is none Information that is due to the reflection of several Points inside the object that are in depth.

Aus der Patentschrift WO 95/24621 ist eine Vorrichtung bekannt, mit der ein Interferenzbild gebildet werden kann, um eine Untersuchung des Spektrums einer Lichtquelle zu erhalten. Diese Vorrichtung umfasst in einer bestimmten Ausführungsform ein Michelson-Interferometer, das einen Spiegel mit Stufen aufweist, wobei dieser Spiegel den Strahl, der von der Lichtquelle ausgeht, in eine Folge von Strahlen zerlegt, die jeweils eine unterschiedliche Bahnlänge aufweisen, wobei jeder dieser Strahlen auf einer anderen Nachweiseinrichtung empfangen wird. Dieses Interferometer umfasst außerdem einen einfachen Planspiegel, der dazu dient, das Licht rückzustrahlen, das in einen seiner Arme gebracht wurde. Jedoch wird in der Patentschrift nicht offenbart, wie mithilfe eines derartigen Interferometers die optischen Lichtdurchlässigkeits- und/oder Reflexionseigenschaften eines Objekts untersucht werden können.Out Patent WO 95/24621 discloses a device with an interference image can be formed to make an investigation of the spectrum of a light source. This device includes in a particular embodiment Michelson interferometer, which has a mirror with steps, this mirror being the beam emanating from the light source, decomposed into a sequence of rays, each one different path length each of these beams being on another detection means Will be received. This interferometer also includes a simple plane mirror, which serves to re-radiate the light, which was brought into one of his arms. However, in the patent does not disclose how to use such an interferometer optical light transmission and / or reflection properties an object can be examined.

In der US-Patentschrift 4,309,109 ist eine Vorrichtung offenbart, mit der mithilfe eines Michelson-Interferometers der Abstand gemessen werden kann, der sich zwischen zwei optisch wirksamen Flächen befindet, mit der jedoch auch keine tomografischen Angaben aus dem Inneren eines Objekts geliefert werden können.In US Pat. No. 4,309,109 discloses a device with the distance measured using a Michelson interferometer can be located between two optically active surfaces, but with no tomographic information from the inside an object can be delivered.

Um eine solche Tiefeninformation zu gewinnen, ist noch die Durchführung einer Tiefenabtastung bekannt (siehe hierzu zum Beispiel den Beitrag von E.A. Swanson et al. in der Zeitschrift OPTICS LETTERS/Vol. 18, No. 21/November 1, 1993). In diesem Fall ist das Interferometer mit Lichtleitfasern und Kopplern ausgeführt, wodurch sich das Messprinzip nicht grundlegend verändert. Um jedoch Angaben aus verschiedenen Tiefen des Objekts zu gewinnen, werden aufeinander folgende Messungen durchgeführt, bei denen jedes Mal die Stellung des Referenzspiegels so geändert wird, dass die optische Weglänge in dem Arm der Vorrichtung verändert wird, der diesen Spiegel enthält (im Folgenden Referenzarm genannt). In 1 ist diese Bewegung durch den Pfeil B dargestellt.In order to obtain such a depth information, it is still known to perform a depth scan (see, for example, the article by EA Swanson et al. In the journal OPTICS LETTERS / Vol. 18, No. 21 / November 1, 1993). In this case, the interferometer is designed with optical fibers and couplers, which does not fundamentally change the measuring principle. However, to obtain data from different depths of the object, successive measurements are taken in which each time the position of the reference mirror is changed to change the optical path length in the arm of the device containing that mirror (hereinafter called the reference arm) ). In 1 this movement is represented by the arrow B.

Somit wird ein Interferenzkurvenbild gewonnen, wie in 2 dargestellt, wenn das Objekt O einer Grenzfläche entspricht, wobei die Lichtstärke I, die auf den Fotoaufnehmer PC auftrifft, auf der Ordinate abgetragen ist und die Lage des Referenzspiegels M in Längsrichtung auf der Abszisse (laut Vereinbarung Z-Lage genannt, die auch die Lage des Objektpunkts im Inneren ausdrückt, der Ursache des betrachteten Interferenzstreifen ist). Es ist festzuhalten, dass die Auflösung der Messung von der Kohärenzlänge der Quelle S abhängt, die durch den Pfeil LC angegeben ist.Thus, an interference curve image is obtained as in 2 shown, when the object O corresponds to an interface, wherein the light intensity I, which impinges on the photoreceptor PC, is plotted on the ordinate and the position of the reference mirror M in the longitudinal direction on the abscissa (according to the agreement Z-position called, which is the position of the object point inside is the cause of the considered interference fringe). It should be noted that the resolution of the measurement depends on the coherence length of the source S indicated by the arrow L C.

Ein derartiges Messverfahren durch Abtasten, das mehrere zeitlich getrennte Messungen beinhaltet, weist einige Nachteile auf, denn abgesehen von der Tatsache, dass die Messung notwendigerweise recht lang ist, wirkt es sich sehr störend darauf aus, wenn das Objekt Bewegungen erfährt. Dies kann zum Beispiel im medizinischen Bereich der Fall sein, der sich als besonders viel versprechendes Anwen dungsgebiet erwiesen hat, und insbesondere, wenn Messungen an bestimmten Bestandteilen des Auges, wie der Hornhaut oder der Netzhaut, durchgeführt werden. Darüber hinaus muss zum Verstellen des Spiegels ein mechanisches Element verwendet werden, das sich bewegt, wodurch es zu Schwingungen und unter Umständen im Laufe der Zeit zu einem Leistungsrückgang kommen kann.Such a scanning measuring method involving several time-separated measurements has some drawbacks, because apart from the fact that the measurement is necessarily quite long, it has a very disturbing effect when the object undergoes movements. This may be the case, for example, in the medical field, which has proven to be a particularly promising field of application, and in particular when measurements are being performed on specific components of the eye, such as the cornea or the retina. In addition, to adjust the mirror, a mechanical element must be used that moves, causing it to vibrate and may experience a decline in performance over time.

Ein weiterer Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, dass die Messung nur Punkte berücksichtigt, die alle auf einer Achse angeordnet sind, die ins Innere verläuft und die die Richtung des Lichtstrahls definiert, der von dem Objekt rückgestrahlt wird (Tiefenreflexionsprofil).One Another disadvantage of this method is that the measurement only consider points, all of which are arranged on an axis that runs inside and which defines the direction of the light beam, that of the object is re-blasted (Selective reflection profile).

Um also das Bild einer Scheibe im Inneren eines Objekts zu gewinnen, müssen nacheinander Messreihen wie zuvor beschrieben durchgeführt werden, die als eindimensional bezeichnet werden können, aber seitlich zueinander versetzt sind, um Gruppen von Intensitätswerten zu erhalten, die anschließend verarbeitet werden müssen, um diese eindimensionalen Messreihen in ein zweidimensionales Ergebnis umzuwandeln, das kennzeichnend für das Profil einer Scheibe des Objekts ist. Es ist eindeutig, dass dieses Verfahren die Nachteile der eindimensionalen Messung bezüglich Messdauer und Empfindlichkeit gegenüber Bewegungen des Objekts verschlechtert.Around so to gain the image of a disk inside an object, have to consecutively measuring series are carried out as described above, which can be described as one-dimensional, but laterally to each other are offset to obtain groups of intensity values which are subsequently processed Need to become, around these one-dimensional measurement series into a two-dimensional result that characterizing for the profile of a slice of the object is. It is clear that this method disadvantages the one-dimensional measurement in terms of measurement time and sensitivity to Movements of the object deteriorates.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Messvorrichtung der Art bereitzustellen, wie zuvor kurz beschrieben, mit der unmittelbar alle Ergebnisse der Messung gewonnen werden können, die auf eine Anordnung von Punkten im Inneren gerichtet ist, auf eine Scheibe im Inneren des Objekts, sogar auf einen dreidimensionalen Teil davon.It the object of the invention is to provide a measuring device of the type as previously briefly described, with the immediate results the measurement can be obtained which is directed to an arrangement of points inside, on one Disk inside the object, even on a three-dimensional Part of it.

Die Erfindung betrifft daher eine interferometrische Vorrichtung zum Aufnehmen der optischen Reflexions- und/oder Transmissionscharakteristiken im Inneren eines Objekts durch Interferometrie, mit:

  • – einer Lichtquelle, die auf einem vorgegebenen Spektralband beidseitig zu einer Nennwellenlänge emittiert und das Objekt beleuchtet, um einen von diesem kommenden Objektstrahl zu erzeugen,
  • – Referenzmitteln, die ebenfalls der Lichtquelle ausgesetzt sind, um einen Referenzstrahl zu erzeugen,
  • – Mitteln, um die Objekt- und Referenzstrahlen zur Interferenz zu bringen; und
  • – Fotoaufnehmermitteln, die so angeordnet sind, dass sie das Licht aufgrund der Interferenz des Objektstrahls und des Referenzstrahls empfangen, und Analysemitteln (MA) zum Auswerten der von den Fotoaufnehmermitteln gelieferten Signale,
dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzmittel so angeordnet sind, dass sie den Referenzstrahl in eine Anzahl elementarer Referenzstrahlen, die jeweils eine unterschiedliche Bahnlänge aufweisen, zerlegen,
dadurch gekennzeichnet, dass die Fotoaufnehmermittel eine Anzahl Fotoaufnehmerelemente aufweisen, und
dadurch gekennzeichnet, dass sie ebenfalls optische Rekombinationsmittel aufweist, um auf jedes der Foto aufnehmerelemente das Licht zu lenken, das aus der Interferenz des einen der elementaren Referenzstrahlen und des Objektstrahls resultiert.The invention therefore relates to an interferometric device for recording the optical reflection and / or transmission characteristics inside an object by interferometry, comprising:
  • A light source which emits bilaterally at a nominal wavelength on a given spectral band and illuminates the object to produce an object beam coming therefrom,
  • Reference means also exposed to the light source to produce a reference beam,
  • - means to bring the object and reference beams to interference; and
  • Photoreceptor means arranged to receive the light due to the interference of the object beam and the reference beam, and analyzing means (MA) for evaluating the signals supplied by the photoreceptor means,
characterized in that the reference means are arranged to disassemble the reference beam into a number of elementary reference beams each having a different track length,
characterized in that the photoreceptor means comprise a number of photoreceptor elements, and
characterized in that it also comprises optical recombination means for directing to each of the photoreceptor elements the light resulting from the interference of the one of the elementary reference beams and the object beam.

Aus diesen Eigenschaften ergibt sich, dass bei einer eindimensionalen Messung die Fotoaufnehmer gemeinsam unmittelbar alle Angaben über die Stärke der Interferenzstreifen liefern, die aus den unterschiedlichen Tiefen des Objekts stammen oder anders ausgedrückt kann durch eine elektronische Analyse der Ausgangssignale der Fotoaufnehmer ein Kurvenbild der Art wie in 2 erstellt werden und zwar ohne die Referenzmittel auf irgendeine Art zu beteiligen.From these characteristics, it can be seen that in a one-dimensional measurement, the photoreceptors collectively provide all the information about the strength of the interference fringes coming from the different depths of the object, or in other words, by electronically analyzing the output of the photoreceptor, a graph of the type as in 2 be created without involving the reference funds in any way.

Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung deutlich, die lediglich als Beispiel dienen soll und mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen erfolgt, von denen:Further Features and advantages of the invention will become apparent in the following Description clearly, which should serve only as an example and with reference to the associated Drawings are made, of which:

1, bereits beschrieben, eine vereinfachte Darstellung eines herkömmlichen Michelson-Interferometers ist, das für die optische Tomografie verwendet werden kann; 1 already described, is a simplified representation of a conventional Michelson interferometer that can be used for optical tomography;

2, ebenfalls bereits beschrieben, ein Kurvenbild zeigt, das die Wirkungsweise des herkömmlichen Interferometers aus 1 zeigt; 2 , also already described, a graph showing the operation of the conventional interferometer 1 shows;

3 eine vereinfachte Darstellung ist, in der die Bestandteile gezeigt sind, die ein erfindungsgemäßes eindimensionales tomografisches Interferometer bilden; 3 Figure 5 is a simplified illustration showing the components forming a one-dimensional tomographic interferometer according to the invention;

3A eine vereinfachte Darstellung ist, in der die Wege der Strahlen gezeigt sind, die vom Objekt O und den Referenzmitteln M in dem Interferometer aus 3 rückgestrahlt werden; 3A a simplified representation is shown in which the paths of the rays are shown by the object O and the reference means M in the interferometer 3 be re-blasted;

3B eine vereinfachte Darstellung ist, die der aus 3A entspricht, die jedoch die Beleuchtung des Objekts O und der Referenzmittel M durch die Quelle S zeigt; 3B is a simplified representation that out of 3A which, however, shows the illumination of the object O and the reference means M by the source S;

4 eine vereinfachte perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen tomografischen Interferometers ist, mit dem zweidimensionale Messungen durchgeführt werden können, um optische Angaben zu einer „Scheibe" des Objekts zu gewinnen; 4 is a simplified perspective view of a tomographic interferometer according to the invention, with the two-dimensional measurements can be performed to obtain optical information on a "slice" of the object;

die 4A und 4B vereinfacht zwei mögliche Abwandlungen der Ausführung der Lichtquelle zeigen;the 4A and 4B simplified show two possible modifications of the design of the light source;

die 5A und 5B vereinfachte Ansichten von 4 in der Vorderansicht beziehungsweise Draufsicht sind und gemäß einer Darstellung, in der die betreffenden Achsen zueinander ausgerichtet sind, die lediglich zur Verdeutlichung des Aufbaus der Vorrichtung, des Mess- und des Quellarms der erfindungsgemäßen interferometrischen Vorrichtung dient, um die Wege der Lichtstrahlen in diesen Armen herauszustellen;the 5A and 5B simplified view from 4 are in front view and plan view, respectively, and in accordance with a representation in which the respective axes are aligned with each other, which serves only to illustrate the structure of the device, the measuring and the Quellarms the interferometric device according to the invention to highlight the paths of light rays in these arms ;

die 6A und 6B vereinfachte Ansichten sind, die denen der 5A und 5B entsprechen und den Referenzarm und den Quellarm zueinander ausgerichtet zeigen;the 6A and 6B simplified views are similar to those of 5A and 5B and align the reference arm and the source arm aligned;

die 7A und 7B Ansichten sind, die den vorhergehenden entsprechen und den Messarm und den Detektionsarm in Reihe zeigen;the 7A and 7B Are views that correspond to the previous one and show the measuring arm and the detection arm in series;

die 8A und 8B Ansichten sind, die den vorhergehenden entsprechen, die jedoch den Referenzarm ausgerichtet mit dem Detektionsarm zeigen;the 8A and 8B Are views that correspond to the previous ones but which show the reference arm aligned with the detection arm;

9 eine vereinfachte Darstellung eines Beispiels der Anordnung der Fotoaufnehmermittel ist, die zum Ausführen einer erfindungsgemäßen dreidimensionalen interferometrischen Vorrichtung verwendet werden; 9 Fig. 2 is a simplified illustration of an example of the arrangement of the photoreceptor means used to carry out a three-dimensional interferometric apparatus according to the invention;

die 10A bis 10F mehrere mögliche Abwandlungen der Referenzmittel der erfindungsgemäßen interferometrischen Vorrichtung zeigen;the 10A to 10F show several possible modifications of the reference means of the interferometric device according to the invention;

11 eine vereinfachte Darstellung des Prinzips einer interferometrischen Vorrichtung zeigt, die mit Transmission arbeitet und 11 shows a simplified representation of the principle of an interferometric device that works with transmission and

12 ein Kurvenbild der Intensität I in Abhängigkeit von der Tiefe in einem Objekt ist, um ein besonderes Untersuchungsverfahren zu veranschaulichen, das für die Anwendung der erfindungsgemäßen interferometrischen Vorrichtung eingesetzt werden kann. 12 is a plot of intensity I versus depth in an object to illustrate a particular assay method that may be used for the application of the interferometric device of the present invention.

Im Folgenden wird Bezug genommen auf die 3, 3A und 3B, die ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen interferometrischen Systems darstellen, mit dem die Reflexionscharakteristiken im Inneren eines Objekts O aufgenommen werden können. Bei diesem Beispiel wird das System als eindimensional bezeichnet, weil damit nur Messdaten auf einer einzigen Achse Z aufgenommen werden können, von der angenommen wird, dass sie das Objekt durchquert. Das heißt, dass bei dem Beispiel die Messdaten an fünf Punkten z0 bis z4 aufgenommen werden, wobei der Punkt z0 zum Beispiel auf der Vorderseite liegt und der Punkt z4 auf der Rückseite des Objekts. Die dazwischen liegenden Punkte z1, z2 und z3 können kennzeichnend für andere Bereiche des Objekts sein, in denen die Reflexionseigenschaften zum Beispiel Aufschluss über seine Struktureigenschaften geben können. Die Aufstellung der durchgeführten Messungen kann somit dem Beobachter Aufschluss über die kennzeichnenden Eigenschaften des Objekts geben.In the following reference is made to the 3 . 3A and 3B , which represent an embodiment of an interferometric system according to the invention, with which the reflection characteristics in the interior of an object O can be recorded. In this example, the system is referred to as one-dimensional, because it allows only measurement data to be recorded on a single axis Z, which is assumed to cross the object. That is, in the example, the measurement data is taken at five points z0 to z4, where the point z0 is on the front side, for example, and the point z4 is on the back side of the object. The intervening points z1, z2 and z3 may be indicative of other areas of the object in which the reflection properties may provide information about its structural properties, for example. The preparation of the measurements carried out can thus give the observer information about the characteristic properties of the object.

Die Anzahl der Messpunkte dient nur als Anhaltspunkt, denn das System kann gleichzeitig viel mehr Punkte mit einem Mal aufnehmen, zum Beispiel die Punkte z0 bis zn. Die Anzahl fünf wurde daher lediglich gewählt, um die Zeichnungen zu vereinfachen.The Number of measuring points serves only as an indication, because the system can simultaneously record many more points at once, for example Example the points z0 to zn. The number five was therefore chosen only to to simplify the drawings.

Die interferometrische Vorrichtung weist ebenfalls eine Lichtquelle S mit breitem Spektralband und daher geringer Kohärenzlänge auf. Zum Beispiel umfasst diese Quelle SC eine Superlumineszenzdiode, die mit einer Wellenlänge von 850 nm mit einer Bandbreite von 20 nm emittiert. Die Quelle kann ebenfalls eine Einmodenfaser 850 nm umfassen (nicht dargestellt), um sicherzustellen, dass der Strahl in einem einzigen Modus ausgestrahlt wird.The interferometric device also has a light source S with wide spectral band and therefore low coherence length. For example, this source SC comprises a superluminescent diode, those with a wavelength emitted by 850 nm with a bandwidth of 20 nm. The source may also comprise a single-mode fiber 850 nm (not shown), to make sure the beam is broadcast in a single mode becomes.

Die Vorrichtung umfasst ebenfalls einen Strahlseparator SF, Referenzmittel M und Fotoaufnehmermittel PC. Diese Bestandteile sind genauso angeordnet wie in 1, gemäß der interferometrischen Anordnung nach Michelson.The device likewise comprises a jet separator SF, reference means M and photoreceptor means PC. These components are arranged in the same way as in 1 , according to the interferometric arrangement of Michelson.

Zur Erleichterung der Beschreibung heißt

  • – der Teil der Vorrichtung, der zwischen dem Separator SF und dem Objekt O verläuft, „Messarm BM";
  • – der Teil, der zwischen dem Separator SF und den Referenzmitteln M liegt, „Referenzarm BR";
  • – der Teil, der zwischen dem Separator SF und der Quelle S liegt, „Quellarm BS"; und
  • – der Teil, der zwischen dem Separator SF und den Fotoaufnehmermitteln PC liegt, „Detektionsarm BD".
To facilitate the description means
  • The part of the device which runs between the separator SF and the object O, "measuring arm BM";
  • The part which lies between the separator SF and the reference means M, "reference arm BR";
  • The part which lies between the separator SF and the source S, "source arm BS";
  • The part which lies between the separator SF and the photoreceptor means PC, "detection arm BD".

Die Arme BM und BD sind auf der Z-Achse ausgerichtet und die Arme BR und BS sind auf einer Y-Achse ausgerichtet, die senkrecht zur Z-Achse und in derselben Ebene wie sie liegt (die als Ebene der Zeichnung aus 3 angenommen wird). Die Achsen Y und Z kreuzen sich im Mittelpunkt OC des Systems. Eine X-Achse ist senkrecht zu dieser Ebene bestimmt.The arms BM and BD are aligned on the Z-axis and the arms BR and BS are aligned on a Y-axis which is perpendicular to the Z-axis and in the same plane as it is (the plane of the drawing 3 Is accepted). The axes Y and Z intersect at the center OC of the system. An X-axis is determined perpendicular to this plane.

Erfindungsgemäß umfassen die Referenzmittel M einen Spiegel, der eine Vielzahl von Elementarspiegeln M0 bis M4 aufweist, hier fünf, die auf einem einzelnen optischen Block angeordnet sind, der Stufen aufweist, deren wirksame Flächen senkrecht zur Y-Achse und parallel zur X-Achse angeordnet sind. Im Allgemeinen umfassen die Referenzmittel M so viele Stufen wie Messpunkte, die auf der Z-Achse im Objekt O gewonnen werden sollen. Die Stufen bestimmen somit im Referenzarm BR genauso viele elementare Referenzstrahlen FR0 bis FR4, wobei deren Bahnlängen unterschiedlich sind.According to the invention, the reference means M comprise a mirror comprising a plurality of elementary mirrors M0 to M4, here five, arranged on a single optical block having steps whose effective surfaces are arranged perpendicular to the Y-axis and parallel to the X-axis , In general, the reference means M comprise as many stages as measuring points which are to be obtained on the Z-axis in the object O. The stages thus determine the same number in the reference arm BR elementary reference beams FR0 to FR4, their track lengths being different.

Erfindungsgemäß umfassen die Fotoaufnehmermittel PC eine Reihe von Fotoaufnehmerelementen PC0 bis PC4, hier ebenfalls fünf, wobei die Anzahl von der Anzahl der Messpunkte abhängt, die im Inneren des Objekts O definiert werden sollen. Es ist festzuhalten, dass die Fotoaufnehmerelemente PC0 bis PC4 nebeneinander in ihrer Reihe parallel zur Y-Achse angeordnet sind.According to the invention the photoreceptor means PC a series of photoreceptor elements PC0 to PC4, here also five, where the number depends on the number of measuring points, the to be defined inside the object O. It should be noted that the Fotoaufnehmerelemente PC0 to PC4 side by side in their Row are arranged parallel to the Y-axis.

Darüber hinaus umfasst das interferometrische System ebenfalls erfindungsgemäß eine Gruppe von Linsen L1 bis L4 (siehe insbesondere 3A und 3B).In addition, the interferometric system also according to the invention comprises a group of lenses L1 to L4 (see in particular 3A and 3B ).

Eine erste Linse L1 ist ein Kollimator und im Quellarm BS vorgesehen. Sie ist vor der Quelle S angeordnet und soll mithilfe der Linse L3 ein Bild davon auf der Vorderseite des Objekts O und mithilfe der Linse L2 auf allen Stufen M0 bis M4 der Referenzmittel M bilden. Der Abstand zwischen der Linse L1 und der Quelle S ist vorzugsweise kleiner als ihre Brennweite, um den Lichtpunkt auf dem Objekt O und auf den Referenzmitteln M zu defokussieren, mit dem Ziel, das Objekt O und alle Referenzmittel M zu beleuchten.A first lens L1 is a collimator and provided in the source arm BS. It is placed in front of the source S and is supposed to be using the lens L3 take a picture of it on the front of the object O and using form the lens L2 at all levels M0 to M4 of the reference means M. The distance between the lens L1 and the source S is preferably smaller than its focal length to the point of light on the object O and to defocus on the reference means M, with the aim of the Object O and all reference M to illuminate.

Weiterhin bilden die Linsen L2, L3 und L4 zusammen mit dem Separator SF optische Rekombinationsmittel. Sie sind so festgelegt, dass gleichzeitig jedes Fotoaufnehmerelement PC0 bis PC4 Licht von einer Lage (xi, yi) des Objekts O über den Objektstrahl FO empfängt und dass darüber hinaus jedes Fotoaufnehmerelement PC0 bis PC4 Licht nur von einer einzigen Stufe M0 bis M4 der Referenzmittel M empfängt. Anders ausgedrückt wirft das Paar Linsen L2, L4, die im Referenzarm BR beziehungsweise im Detektionsarm BD liegen, ein Bild der Referenzmittel M auf die Fotoaufnehmerelemente PC0 bis PC4 im Verhältnis von einer Stufe je Fotoaufnehmerelement. Das Paar Linsen L3, L4, die im Messarm BM beziehungsweise im Detektionsarm BD liegen, wirft seinerseits ein Bild des Objekts O auf alle Fotoaufnehmer PC0 bis PC4. Die Brennweiten der Linsen L3 und L4 werden vorzugsweise so gewählt, dass f3 « f4, wodurch eine günstige Auflösung in Richtung der X-Achse und Y-Achse erreicht werden kann. Die so gerichteten elementaren Referenzstrahlen FR0 bis FR4 und der Strahl FO überlagern sich und bilden so ein Interferenzbild, das die Fotoaufnehmer (PC0 bis PC4) empfangen.Farther the lenses L2, L3 and L4 together with the separator SF form optical Recombining. They are set so that at the same time each Fotoaufnehmerelement PC0 to PC4 light from a position (xi, yi) of the Object O over receives the object beam FO and that about it In addition, each Fotoaufnehmerelement PC0 to PC4 light from only one single stage M0 to M4 of the reference M receives. Different expressed casts the pair of lenses L2, L4, which in the reference arm BR respectively in the detection arm BD, an image of the reference means M on the Fotoaufnehmerelemente PC0 to PC4 in the ratio of one step per Fotoaufnehmerelement. The Pair of lenses L3, L4, in the measuring arm BM or in the detection arm BD lie, in turn throws an image of the object O on all photoreceptors PC0 to PC4. The focal lengths of the lenses L3 and L4 are preferably chosen so that f3 «f4, which is a cheap resolution in the direction of the X-axis and Y-axis can be achieved. The so directed superimpose elementary reference beams FR0 to FR4 and the beam FO and form such an interference image that the photoreceptors (PC0 to PC4).

Wie dieses Ergebnis erreicht werden kann, ist für den Fachmann eindeutig, der nach diesen Regeln die Eigenschaften der zu verwendenden Linsen festzulegen weiß. Um genauer zu sein, können die Linsen L1 bis L4 sphärische, vorzugsweise achromatische Linsen sein.As This result can be achieved is clear to those skilled in the, the to set the properties of the lenses to be used according to these rules White. To be more specific, you can the lenses L1 to L4 spherical, preferably achromatic lenses.

Es ist festzuhalten, dass gemäß einer Abwandlung die Linsen durch geeignete Lichtleiter ersetzt werden könnten.It It should be noted that according to a Modification the lenses are replaced by suitable light guide could.

Mit dem zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen interferometrischen System kann mit einer einzigen Reihe von Fotoaufnehmerelementen durch eine einzige unmittelbare Messung eine Information je Punkt im Inneren des Objekts (Punkt z0 bis z4) im Verhältnis von einer Information je Fotoaufnehmerelement gewonnen werden. Die Signale, die auf den Fotoaufnehmerelementen P0 bis P4 aufgenommen werden, können durch Verarbeitung in der Auswertevorrichtung MA ausgewertet werden, in Abhängigkeit von den Ergebnissen, die schließlich gewonnen werden sollen, wobei einige Arten der Verarbeitung im Folgenden beschrieben sind.With the previously described interferometric system according to the invention can with a single set of photoreceptor elements through a only instantaneous measurement of information per point inside of the object (points z0 to z4) in the ratio of one piece of information be obtained per Fotoaufnehmerelement. The signals on the photoreceptor elements P0 to P4 can be recorded evaluated by processing in the evaluation device MA, in dependence of the results, finally to be obtained, with some types of processing below are described.

4 zeigt eine Skizze eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung, bei dem das interferometrische System zweidimensionaler Art ist. Im Rahmen der Erfindung bedeutet das, dass es optische Daten liefern kann, die sich nicht nur auf Objektpunkte im Inneren (entlang der Z-Achse) beziehen, sondern auch auf Punkte in einer weiteren Richtung, die im dargestellten Beispiel die X-Richtung ist. Anders ausgedrückt wird es möglich, Daten von einer „Scheibe" des Objekts aufzunehmen, die in 4 durch Schrägstriche angezeigt ist, um die optischen Daten in einem Profil herauszuarbeiten. 4 shows a sketch of a second embodiment of the invention, in which the interferometric system is two-dimensional nature. In the context of the invention, this means that it can deliver optical data which relate not only to object points in the interior (along the Z-axis) but also to points in a further direction, which in the illustrated example is the X-direction. In other words, it becomes possible to take data from a "slice" of the object that is in 4 indicated by slashes to extract the optical data in a profile.

Das Messsystem aus 4 unterscheidet sich im Wesentlichen in drei Punkten von dem aus 3 (wieder so zu verstehen, dass zur Vereinfachung die Anzahl der aufgenommenen Punkte auf fünf in der Tiefe und auf fünf in X-Richtung beschränkt wurde):

  • – die Referenzmittel M verlaufen in Richtung der X-Achse über so eine Höhe, dass die elementaren Referenzstrahlen, die von den Stufen M0 bis M4 kommen, auf die fünf X-Bereiche der Fotoaufnehmermittel PC gelenkt werden können;
  • – die Fotoaufnehmermittel PC umfassen eine Matrix aus Fotoaufnehmerelementen, die sich in X- und Y-Richtung erstrecken (hier selbstverständlich im Verhältnis von fünf Elementen je Richtung);
  • – die Rekombinationsmittel umfassen, anstelle der Linse L3 aus 3, zwei verschiedene zylindrische Linsen L3' und L3'', deren Achsen parallel zur X-Richtung beziehungsweise zur Y-Richtung verlaufen. Die konvexen Flächen dieser Linsen L3' und L3'' sind dem Separator SF zugewandt. Wie bei 3 werden die Brennweiten L3' und L4 vorzugsweise so gewählt, dass f3' « f4, wodurch eine günstige Auflösung in Y-Richtung erreicht werden kann.
The measuring system off 4 differs essentially from this in three points 3 (again to be understood as limited to five in depth and five in X direction for simplicity's sake):
  • The reference means M extend in the direction of the X-axis over such a height that the elementary reference beams coming from the steps M0 to M4 can be directed to the five X-areas of the photoreceptor means PC;
  • The photoreceptor means PC comprise a matrix of photoreceptor elements which extend in the X and Y directions (here of course in the ratio of five elements per direction);
  • - The recombination include, instead of the lens L3 3 , two different cylindrical lenses L3 'and L3''whose axes are parallel to the X-direction and the Y-direction. The convex surfaces of these lenses L3 'and L3''face the separator SF. As in 3 For example, the focal lengths L3 'and L4 are preferably selected to be f3''f4, whereby a favorable Y-direction resolution can be achieved.

Mit den 5A bis 8B können mit einer ausgerichteten Darstellung die Arme der interferometrischen Vorrichtung in der Vorderansicht beziehungsweise in Draufsicht gemäß 4 untersucht werden. In den Figuren sind die Brennweiten der Linsen L1 bis L4 und ihre allgemeine Form gezeigt sowie der allgemeine Strahlenverlauf. Was die 7A bis 8B betrifft, sind nur einige Strahlen gezeigt, um die Figuren nicht zu sehr zu überladen. Diese Figuren zeigen ebenfalls, dass eine Membran D in den Detektionsarm BD neben dem Separator SF angeordnet sein kann. Die Öffnung dieser Membran ist so gewählt, dass der Lichtpunkt, der auf der Oberfläche eines Fotoaufnehmers auftrifft, im Inneren eines einzigen Beugungskegel bleibt. Diese Bedingung gewährleistet einen bestmöglichen Nachweis der Interferenzstreifen. Eine derartige Membran kann wie dargestellt ebenfalls im Interferometer aus 3 verwendet werden.With the 5A to 8B can relate to the arms of the interferometric device in an oriented view in front view as in plan view 4 to be examined. In the figures, the focal lengths of the lenses L1 to L4 and their general shape are shown and the general beam path. What the 7A to 8B is concerned, only a few rays are shown so as not to overload the figures too much. These figures also show that a membrane D can be arranged in the detection arm BD next to the separator SF. The opening of this membrane is chosen so that the point of light incident on the surface of a photoreceptor remains inside a single diffraction cone. This condition ensures the best possible detection of the interference fringes. Such a membrane can, as shown also in the interferometer 3 be used.

In den 5A bis 8B befinden sich ebenfalls Markierungen, die die Objektpunkte und die Fotoaufnehmer kennzeichnen, die der Kennzeichnung der Stufen Z0 bis Z4 der Referenzmittel M entsprechen.In the 5A to 8B There are also markings which identify the object points and the photoreceptors corresponding to the marking of the steps Z0 to Z4 of the reference means M.

Es ist ebenfalls festzuhalten, dass die Anzahl der Messpunkte im Inneren sehr viel höher als fünf sein kann (von z0 bis zn), ebenso wie die Anzahl der Punkte in der Höhe in X-Richtung (von x0 bis xm).It It should also be noted that the number of measuring points inside much higher to be as five can (from z0 to zn), as well as the number of points in height in the X direction (from x0 to xm).

9 ist eine vereinfachte Darstellung eines Beispiels der Anordnung der Fotoaufnehmermittel PC, die dem Separator SF zugewandt sind, gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung. Gemäß einem besonders vorteilhaften Merkmal der Erfindung ist es möglich, die zweidimensionale interferometrische Vorrichtung zu einer dreidimensionalen Vorrichtung zu erweitern, die zwei äußerst einfache zusätzliche Vorrichtungen miteinander verbindet. Einerseits ist hier anstelle einer einzigen Matrix aus x0z0 bis xmzn Fotoaufnehmerelementen eine Vielzahl von Matrizen vorgesehen, die durch die Bezugszeichen y0 bis yp gekennzeichnet sind, und diese Matrizen sind nebeneinander auf der Y-Achse der Vorrichtung angeordnet. Andererseits ist eine Vielzahl von Referenzmitteln vorgesehen, die nebeneinander auf der Z-Achse der Vorrichtung angeordnet sind. Unter diesen Bedingungen empfängt jede der Matrizen von Fotoaufnehmerelementen das Bild einer Reflexionsebene des Objekts, wobei die Ebenen parallel hintereinander entlang der Z-Achse angeordnet sind. Damit können auf den Fotoaufnehmermitteln PC optische Daten aus dem Rauminhalt des Objekts aufgenommen werden und zwar unmittelbar, ohne dass eine mechanische, lang andauernde Verarbeitung notwendig wäre. Die Messdauer wird nur durch die Schnelligkeit der elektronischen Analysemittel MA bestimmt. Jedoch können diese ohne große Schwierigkeiten Speichermittel umfassen, um die Daten aufzuzeichnen, die die Fotoaufnehmermittel PC liefern, bevor eine elektronische Analyse durchgeführt wird. Es ist daher nicht so wichtig, ob das Objekt Bewegungen erfährt, da die Erfassungszeit der Fotoaufnehmermittel und die Speicherung nahezu gleichzeitig ablaufen. Das gilt im Übrigen genauso für die eindimensionale und zweidimensionale Ausführungsform. 9 is a simplified illustration of an example of the arrangement of the Fotoaufnehmermittel PC, which are facing the separator SF, according to a particularly advantageous embodiment of the invention. According to a particularly advantageous feature of the invention, it is possible to expand the two-dimensional interferometric device into a three-dimensional device which interconnects two extremely simple additional devices. On the one hand, here, instead of a single matrix of x0z0 to xmzn photoreceptor elements, a plurality of arrays are provided, indicated by the reference numerals y0 to yp, and these arrays are arranged side by side on the y-axis of the device. On the other hand, a plurality of reference means are provided, which are arranged side by side on the Z-axis of the device. Under these conditions, each of the matrices of photoreceptor elements receives the image of a reflection plane of the object, the planes being arranged in parallel succession along the Z-axis. In this way, optical data from the volume of the object can be recorded on the photoreceptor means PC, specifically directly, without the need for mechanical, long-lasting processing. The measurement time is determined only by the speed of the electronic analysis means MA. However, these may involve, without great difficulty, storage means to record the data supplied by the photoreceptor means PC before performing an electronic analysis. It is therefore not so important whether the object undergoes movements, since the capture time of the photoreceptor means and storage take place almost simultaneously. Incidentally, this also applies to the one-dimensional and two-dimensional embodiment.

In 10A ist eine erste mögliche Ausgestaltung der Referenzmittel M gezeigt, bei der diese durch eine Vielzahl von übereinander liegenden und versetzten Spiegeln 1a bis 1n gebildet sind, wobei der Abstand Δz zwischen zwei benachbarten messbaren Punkten in der Tiefe durch die Dicke h1 der Elementarspiegel 1a bis 1n bestimmt ist.In 10A a first possible embodiment of the reference means M is shown in which these by a plurality of stacked and offset mirrors 1a to 1n the distance Δz between two adjacent measurable points in depth through the thickness h1 of the elementary mirrors 1a to 1n is determined.

In 10B ist eine zweite mögliche Ausgestaltung gezeigt, bei der die Referenzmittel M ein Beugungsgitter 2 umfassen (in der englischsprachigen Literatur „blazed grating" genannt), dessen Winkel γ1 den Winkel („blazed angle") beschreibt und dessen Abmessung h2 der Aussparungen 2a bis 2n den Abstand Δz beschreibt, der der optische Weg zwischen zwei benachbarten messbaren Punkten in der Tiefe des Objekts O ist.In 10B a second possible embodiment is shown in which the reference means M is a diffraction grating 2 include (in English literature "blazed grating" called) whose angle γ1 describes the angle ("blazed angle") and its dimension h2 of the recesses 2a to 2n describes the distance Δz which is the optical path between two adjacent measurable points in the depth of the object O.

Gemäß 10C umfassen die Referenzmittel eine Matrix 3 von pyramidenförmigen Retroreflektoren 3a bis 3n (in der englischsprachigen Literatur „corner cubes" genannt) mit rechteckiger Grundfläche. Der Winkel γ2 beschreibt die Neigung der Ebene der Grundflächen der Retroreflektoren im Verhältnis zur Richtung, die senkrecht zu den Elementarstrahlen verläuft. Die Abmessung h3 bezeichnet den Abstand Δz.According to 10C the reference means comprise a matrix 3 of pyramidal retroreflectors 3a to 3n The angle γ2 describes the inclination of the plane of the base surfaces of the retroreflectors in relation to the direction perpendicular to the elementary rays The dimension h3 denotes the distance Δz.

10D zeigt eine weitere Ausgestaltung, nach der die Referenzmittel ausgeführt sein können. In diesem Fall ist ein Block 4 in einer durchsichtigen Umgebung an seiner Rückseite als „Treppe" 15 geformt, wobei sich reflektierende Schichten, die der Seite zugewandt sind, die dem Block 4 gegenüberliegt, auf den Stufen 4a bis 4n befinden, die somit entstehen. Diese Stufen bilden aus dem Licht, das von der Quelle S kommt, genauso viele elementare Referenzstrahlen. Der Abstand wird hier durch das Verhältnis Δz = h4|n – n0| gewonnen, wobei h4 die Höhe einer Stufe ist, n die Brechzahl der Umgebung des Blocks 4 und n0 die Brechzahl der Umgebung ist, in der sich die interferometrische Vorrichtung befindet. Der Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass damit durch die Wahl eines Werkstoffs mit einer Brechzahl n, die nahe der des Objekts O liegt, der Verlust der Auflösung aufgrund der Lichtstreuung im Referenzarm und Messarm des Interferometers verringert werden kann. 10D shows a further embodiment, according to which the reference means can be executed. In this case, a block 4 formed in a transparent environment at its back as a "staircase" 15, with reflective layers, which are facing the side of the block 4 opposite, on the steps 4a to 4n are thus incurred. These stages form from the light coming from the source S as many elementary reference rays. The distance is here by the ratio Δ z = h4 | n - n 0 | where h4 is the height of a step, n is the refractive index of the vicinity of the block 4 and n 0 is the refractive index of the environment in which the interferometric device is located. The advantage of this embodiment is that the loss of resolution due to the light scattering in the reference arm and measuring arm of the interferometer can thus be reduced by the choice of a material having a refractive index n which is close to that of the object O.

Bei der Ausgestaltung aus 10E wird die Form aus 10B wieder aufgenommen. Sie umfasst einen Block 5, dessen Stufen mit reflektierenden Schichten 5a bis 5n versehen sind. Die Reflexionskoeffizienten Ra bis Rn dieser Schichten sind in Abhängigkeit von der örtlichen Beschaffenheit der Punkte im Inneren des zu untersuchenden Objekts gewählt. Ein Anwendungsbeispiel derartiger Referenzmittel findet sich beispielsweise bei der Tiefenuntersuchung des Auges, dessen Netzhaut und Hornhaut sehr unähnliche Reflexionskoeffizienten aufweisen, wobei die Unterschiede mit den Referenzmitteln ausgeglichen werden können, indem festgelegte Reflexionskoeffizienten für die Schichten gewählt werden.In the embodiment of 10E the shape turns off 10B resumed. It includes a block 5 whose steps have reflective layers 5a to 5n are provided. The reflection coefficients Ra to Rn of these layers are in Depending on the local nature of the points selected inside the object to be examined. An application example of such reference means is found, for example, in the deep examination of the eye, whose retina and cornea have very dissimilar reflection coefficients, wherein the differences can be compensated with the reference means by selecting fixed reflection coefficients for the layers.

10F zeigt eine Ausgestaltung der Referenzmittel, die mit Lichtdurchlässigkeit arbeiten. In diesem Fall ist ein Block 6 in einer durchsichtigen Umgebung als Treppe geformt, um die Stufen 6a bis 6n zu bilden. Dieser Block ist in einer Reihe mit der Quelle S angeordnet und hinter seiner gegenüberliegenden Seite ist eine ebene reflektierende Fläche 7 angeordnet. In diesem Fall entspricht der Tiefenabstand Δz dem Abstand der Ausgestaltung aus 10D. 10F shows an embodiment of the reference means, which operate with light transmission. In this case, a block 6 in a transparent environment shaped as stairs to the steps 6a to 6n to build. This block is arranged in a row with the source S and behind its opposite side is a flat reflective surface 7 arranged. In this case, the depth distance Δz corresponds to the distance of the embodiment 10D ,

Der Block 6 kann auch in einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen interferometrischen Vorrichtung verwendet werden, bei der die Lichtstrahlen durch die Referenzmittel M und das Objekt hindurchgehen. Eine Ausgestaltung einer solchen Vorrichtung ist in 11 dargestellt, die keiner weiteren Erläuterungen bedarf, außer dass die gewonnenen Ergebnisse den mit Bezug auf die 3, 4 beziehungsweise 9 beschriebenen ähneln. Es handelt sich hier um bei Fachleuten allgemein bekannte Mach-Zehnder-Interferometer. Es umfasst zwei Strahlseparatoren SF1 und SF2 und zwei Spiegel M1 und M2.The block 6 can also be used in an embodiment of the interferometric device according to the invention, in which the light rays pass through the reference means M and the object. An embodiment of such a device is in 11 which requires no further explanation, except that the results obtained in relation to 3 . 4 respectively 9 similar to those described. These are Mach-Zehnder interferometers well known to those skilled in the art. It comprises two jet separators SF1 and SF2 and two mirrors M1 and M2.

Der Abstand Δz, der einem Interferenzstreifen entspricht, ist mit der Wellenlänge der Quelle verbunden und beträgt λ/2.Of the Distance Δz, which corresponds to an interference fringe, is the wavelength of the Source connected and is λ / 2.

Die Nutzinformation in dem Signal, das die Fotoaufnehmerelemente empfangen, ist der Höchstwert der Intensität eines Interferenzstreifens. 12 veranschaulicht eine unmittelbare Analyse der gewonnenen Signale, die durch die Analysemittel MA durchgeführt werden kann. Es sollte festgehalten werden, dass es sein kann, dass ein derartiger Höchstwert bei der Messung nicht mit einem Fotoempfängerelement der Matrix zusammentrifft. Jedoch kann, indem eine Anzahl von Aufnehmerelementen je Streifen größer als 1 vorgesehen wird, durch Berechnung eine Interpolation zum Beispiel über drei Punkte erfolgen. Damit ist es möglich, die Amplitude eines gegebenen Interferenzstreifens zu berechnen und somit die maximale optische Intensität, die vom Objekt O in einer Tiefe rückgestrahlt wird, zu bestimmen, von der keine Messdaten genommen wurden. Der Vorteil dieses Verfahrens ist seine Einfachheit, jedoch werden viele Fotoaufnehmerelemente benötigt.The payload in the signal received by the photoreceptor elements is the maximum value of the intensity of an interference fringe. 12 illustrates an immediate analysis of the signals obtained, which can be performed by the analysis means MA. It should be noted that such a peak in the measurement may not coincide with a photoreceptor element of the matrix. However, by providing a number of pickup elements per stripe greater than 1, an interpolation can be made by calculation, for example, over three points. Thus, it is possible to calculate the amplitude of a given interference fringe and thus to determine the maximum optical intensity which is returned by the object O at a depth from which no measurement data was taken. The advantage of this method is its simplicity, but many photoreceptor elements are needed.

Durch ein differentielles Verfahren können davon weniger verwendet werden. Um dieses Verfahren umzusetzen, sollte ein Phasenschieber oder Phasenmodulator entweder im Messarm BM oder im Referenzarm BR vorgesehen werden. Dieser Phasenschieber oder Phasenmodulator kann zum Beispiel eine Flüssigkristallzelle sein, die durch elektrische Spannung gesteuert ist. Sie ist in 4 vereinfacht durch Striche unter DPH dargestellt, kann jedoch auch im Interferometer aus 3 vorgesehen sein.By a differential method, less can be used. In order to implement this method, a phase shifter or phase modulator should be provided either in the measuring arm BM or in the reference arm BR. This phase shifter or phase modulator may be, for example, a liquid crystal cell controlled by electric voltage. she is in 4 Simplified by dashes under DPH, but can also be found in the interferometer 3 be provided.

Es muss in zwei Schritten gearbeitet werden. Ein Bild wird auf der Matrix aus Fotoaufnehmerelementen PC erfasst. Anschließend wird eine Phasenverschiebung erzeugt, indem eine elektrische Spannung an den Phasenschieber oder Phasenmodulator DPH angelegt wird. Ein neues Bild wird auf der Matrix aus Fotoaufnehmerelementen PC erfasst. Dann erfolgt durch die Analysemittel MA eine gezielte Subtraktion der gewonnenen Signale anhand der beiden aufeinanderfolgenden Bilder.It must be worked in two steps. A picture will be on the Matrix from photoreceptor elements PC detected. Subsequently, will generates a phase shift by an electrical voltage is applied to the phase shifter or phase modulator DPH. One new image is captured on the matrix of photoreceptor elements PC. Then by the analysis means MA a targeted subtraction the signals obtained from the two consecutive images.

Daraus folgt, dass die Analysemittel ein von Null verschiedenes Signal nur an den Stellen Z liefern, bei denen Interferenz vorliegt. Mit diesem Verfahren können die Interferenzstreifen sichtbar gemacht werden, jedoch kann nicht unbedingt der Höchstwert der Intensität eines Streifens gewonnen werden.from that it follows that the analysis means is a non-zero signal only deliver at points Z where there is interference. With this method can the interference fringes can be visualized, however, can not necessarily the maximum value the intensity of a strip.

Um sicherzugehen, dass mindestens ein Interferenzstreifen beobachtet wird, muss der Unterschied zwischen der optischen Länge während der ersten Messung und der, die durch die Phasenverschiebung entsteht, abweichend von einem Vielfachen von 2π gewählt werden. Durch dieses Verfahren sind nur 2 bis 3 Nachweiseinrichtungen je Gruppe von Interferenzstreifen nötig, wobei gilt, dass die Länge (räumliche Ausbreitung) einer Gruppe von Streifen durch die Kohärenzlänge LC der Quelle S bestimmt wird. Jedoch sind zwei aufeinander folgende Messungen notwendig, sehr kurz hintereinander.To make sure that at least one interference fringe is observed, the difference between the optical length during the first measurement and that resulting from the phase shift must be chosen differently than a multiple of 2π. By this method, only 2 to 3 detection means per group of interference fringes are required, provided that the length (spatial propagation) of a group of fringes is determined by the coherence length L C of the source S. However, two consecutive measurements are necessary, very shortly after each other.

Die Amplitude eines Interferenzstreifens kann auch durch Zeitprojektion erfasst werden. Es ist ebenfalls der Phasenschieber oder Phasenmodulator DPH vorgesehen, entweder im Referenzarm BR oder im Messarm BM. Für jeden Messfühler werden drei Lichtstärken I1, I2 und I3 erfasst, die drei verschiedenen, aufeinander folgenden Phasenverschiebungen entsprechen, zum Beispiel bei 0°, bei 120° und bei 240°. Der Wert der Phase wird im Verhältnis zur mittleren Wellenlänge der Quelle S genommen. Die Intensität, die ein gegebenes Fotoaufnehmerelement erreicht, ist gegeben durch Ii(Φ) = Imoy + Iocos(Φ + Φ0), wobei Φ0 eine Konstante ist, die von allen Phasenverschiebungen abhängt, die die Elemente der Vorrichtung einbringen, Imoy = (1/3)Σi(Ii) das arithmetische Mittel der Intensitäten ist und I0 die Amplitude des Interferenzstreifens ist. Diese ist gegeben durch I0 = [Σi(Ii – Imoy)2]1/2.The amplitude of an interference fringe can also be detected by time projection. The phase shifter or phase modulator DPH is also provided, either in the reference arm BR or in the measuring arm BM. For each sensor, three light intensities I 1 , I 2 and I 3 are detected which correspond to three different successive phase shifts, for example at 0 °, at 120 ° and at 240 °. The value of the phase is taken in relation to the mean wavelength of the source S. The intensity that a given photoreceptor element achieves is given by I i (Φ) = I moy + I o cos (Φ + Φ 0 ), where Φ 0 is a constant that depends on all the phase shifts that introduce the elements of the device , I moy = (1/3) Σ i (I i ) is the arithmetic mean of the intensities and I 0 is the amplitude of In is a reference strip. This is given by I 0 = [Σ i (I i -I moy ) 2 ] 1/2 .

Die drei Analyseverfahren, die gerade angeführt wurden, haben den Vorteil, dass Matrizen von Standardfotoaufnehmern verwendet werden können, wie einer CCD-Kamera, aktive APS-Matrizen usw.The three analytical methods just mentioned have the advantage that matrices can be used by standard photographers, such as a CCD camera, active APS matrices etc.

Der Phasenschieber oder Phasenmodulator DPH kann verwendet werden, um die Phase des Lichts entweder im Messarm oder im Referenzarm periodisch, zum Beispiel sinusförmig, zu modulieren. In Verbindung mit Fotoaufnehmern, durch die eine Synchronisation mit der Modulationsfrequenz möglich ist (Lock-In-Verfahren), kann eine überlagerte Detektion ausgeführt werden, wodurch der Rauschpegel bis zum Schrotrauschen (shot noise) verringert und dadurch die Leistung der Vorrichtung erheblich verbessert werden kann. In diesem Fall sind die Analysemittel vorteilhaft nach dem Verfahren ausgeführt, das in dem Beitrag von Swanson et al. beschrieben ist, der in „Optics Letters" vom 15. Jan. 1992, Vol. 17, no. 2 erschienen ist.Of the Phase shifter or phase modulator DPH can be used to the phase of the light either periodically in the measuring arm or in the reference arm, for example sinusoidal, to modulate. In conjunction with photographers, through which a synchronization possible with the modulation frequency is (lock-in method), a superimposed detection can be carried out, whereby the noise level is reduced to shot noise and this significantly improves the performance of the device can. In this case, the analysis means are advantageous after Procedure performed that in the article by Swanson et al. described in "Optics Letters "from the 15th Jan. 1992, Vol. 17, no. 2 has appeared.

Die Quelle S kann, wie bisher beschrieben, eine einzelne sein. Jedoch ist es ebenfalls möglich, eine Reihe von Quellen, sogar eine Matrix, zu verwenden. Daraus ergibt sich, dass mehr Lichtenergie je Fotoaufnehmerelement zur Verfügung steht, wodurch ein besseres Signal/Rausch-Verhältnis erreicht werden kann.The Source S may be a single, as previously described. however it is also possible to have one Range of sources, even a matrix, to use. It results that more light energy per photoreceptor element is available, which gives a better signal to noise ratio can be achieved.

Im Fall einer Spalte von m Quellen (dargestellt in 4A, wenn m=5), beleuchtet jeder Strahl eine Position entlang der X-Achse der Probe und beleuchtet alle Elementarspiegel z0 bis zn der Referenzmittel. Jeder Strahl des Messarms BM wird mit seiner Reihe von Strahlen des Referenzarms BR rekombiniert.In the case of a column of m sources (shown in 4A when m = 5), each beam illuminates a position along the X-axis of the sample and illuminates all of the elementary mirrors z0 to zn of the reference means. Each beam of the measuring arm BM is recombined with its row of beams of the reference arm BR.

Ist eine Matrix aus m×n Quellen vorgesehen (an der Rückseite dargestellt in 4B, wenn m und n=5), beleuchtet jede Reihe von n Strahlen der Quelle eine Position entlang der X-Achse des Objekts O und beleuchtet alle Positionen z0 bis zn (Z-Achse) der Referenzmittel, im Verhältnis von einer Elementarquelle je Position. Jeder Strahl des Messarms BM wird mit seinem zugehörigen Referenzstrahl rekombiniert.Is a matrix of m × n sources provided (shown on the back in 4B when m and n = 5), each row of n rays of the source illuminates a position along the x-axis of the object O and illuminates all positions z0 to zn (z-axis) of the reference means in the ratio of one elementary source per position. Each beam of the measuring arm BM is recombined with its associated reference beam.

Geeignete Lichtquellen sind Kantenemitter-LEDs, Laserdioden, Stapel von Laserdiodenmatrizen oder Vertical-Cavity-Laserdioden oder -matrizen. Leuchtdioden oder andere Quellen, die nicht kohärentes Licht aussenden (Wolframfaden), können mit kreisförmigen oder rechteckigen Membranen ebenfalls verwendet werden.suitable Light sources are edge emitter LEDs, laser diodes, stacks of laser diode arrays or vertical cavity laser diodes or matrices. Light-emitting diodes or other sources that are not coherent light send out (tungsten filament), can with circular or rectangular membranes also be used.

Claims (22)

Interferometrische Vorrichtung zum Aufnehmen der optischen Reflexions- und/oder Transmissionscharakteristiken im Inneren eines Objektes durch Interferometrie, mit – einer Lichtquelle (S), die auf einem vorgegebenes Spektralband beidseitig zu einer Nennwellenlänge emittiert und das Objekt (O) beleuchtet, um einen von diesem kommenden Objektstrahl (FO) zu erzeugen, – Referenzmitteln (M), die ebenfalls der Lichtquelle (S) ausgesetzt sind, um einen Referenzlichtstrahl (FR0 bis FR4) zu erzeugen, – Mitteln (SF), um die Objekt- (FO) und Referenz- (FR0 bis FR4) Strahlen zur Interferenz zu bringen, – Fotoaufnehmermittel (PC), die so angeordnet sind, dass sie das Licht aufgrund der Interferenz des Objektstrahls (FO) und des Referenzstrahls (FR0 bis FR4) empfangen, und – Analysemitteln (MA) zum Auswerten der von den Fotoaufnehmermitteln (PC) gelieferten Signale, – wobei die Referenzmittel (M) so angeordnet sind, dass sie den Referenzstrahl in eine Anzahl elementarer Referenzstrahlen (FR0 bis FR4), die jeweils eine unterschiedliche Bahnlänge haben, zerlegen, – wobei die Fotoaufnehmermittel (PC) eine Anzahl Fotoaufnehmerelemente (PC0 bis PC4; x0z0 bis xmzn) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die interferometrische Vorrichtung ferner optische Rekombinationsmittel (L2, L3, L4; L3', L3'') aufweist, um auf jeden der Fotoaufnehmerelemente (PC0 bis PC4; x0z0 bis xmzn) das Licht zu lenken, das aus der Interferenz des einen der elementaren Referenzstrahlen (F0 bis F4) und des von einer Position (xi, yi) des Objektes ausgehenden Objektstrahls (F0) resultiert, derart, dass jedes der Fotoaufnehmerelemente (PC0 bis PC4; x0z0 bis xmzn) ein Interferenzsignal auffängt, das repräsentativ für die optischen Reflexions- und/oder Transmissionscharakteristiken eines bestimmten Punktes unter Messpunkten (Z0, Z1, Z2, Z3, Z4) des Objektes ist, welche im Inneren bezüglich der besagten Position (xi, yi) ausgerichtet sind.Interferometric apparatus for capturing the optical reflection and / or transmission characteristics inside an object by interferometry, comprising: - a light source (S) emitting on both sides of a nominal wavelength on a given spectral band and illuminating the object (O) to one coming from it Object beam (FO), - reference means (M) also exposed to the light source (S) to generate a reference light beam (FR0 to FR4), means (SF) for detecting the object (FO) and reference (FR0 to FR4) interfere with beams, - Photoreceptor means (PC) arranged to receive the light due to the interference of the object beam (FO) and the reference beam (FR0 to FR4), and - Analysis means (MA) for evaluating the signals supplied by the photoreceptor means (PC), - wherein the reference means (M) are arranged so that they convert the reference beam into a number of elementary reference beams (FR0 to FR4), each having a different track length, disassemble, - wherein the Fotoaufnehmermittel (PC) a number of Fotoaufnehmerelemente (PC0 to PC4; x0z0 to xmzn), characterized in that the interferometric device further comprises optical recombination means (L2, L3, L4; L3 ', L3'') for directing light to each of the photoreceptor elements (PC0 to PC4; x0z0 to xmzn) resulting from the interference of the one of the elementary reference beams (F0 to F4) and the object beam (F0) emanating from a position (xi, yi) of the object, such that each of the photoreceiver elements (PC0 to PC4; x0z0 to xmzn) Interference signal which is representative of the optical reflection and / or transmission characteristics of a certain point among measuring points (Z0, Z1, Z2, Z3, Z4) of the object, which are aligned inside with respect to said position (xi, yi). Interferometrische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzmittel (M) mindestens einen optischen Block aufweisen, der Stufengitter (1a bis 1n; 2a bis 2n; 4a bis 4n; 5a bis 5n) bildet, welche von einer reflektierenden Schicht überzogen sind, die gegenüber der Lichtquelle (S) angeordnet ist.Interferometric device according to claim 1, characterized in that the reference means (M) comprise at least one optical block, the step grid ( 1a to 1n ; 2a to 2n ; 4a to 4n ; 5a to 5n ), which are covered by a reflective layer, which is arranged opposite to the light source (S). Interferometrische Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Block eine Anzahl überlagerter reflektierender Streifen (1a bis 1n) aufweist, deren Ränder versetzt sind, um die Stufengitter zu bilden.Interferometric device according to claim 2, characterized in that the optical block comprises a number of superimposed reflecting strips ( 1a to 1n ) whose edges are offset to form the step gratings. Interferometrische Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Block in sein Material (2a bis 2n) eingearbeitete Stufengitter aufweist.Interferometric device according to claim 2, characterized in that the block is in Material ( 2a to 2n ) has incorporated stepped gratings. Interferometrische Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stufengitter auf der der Lichtquelle (S) zugewandten Fläche des Blockes angeordnet sind.Interferometric device according to claim 4, characterized characterized in that the step grids on the light source (S) facing surface of the block are arranged. Interferometrische Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Block transparent ist und dass die Stufengitter (4a bis 4n) an der Fläche des Blocks vorgesehen sind, die auf der Seite liegt, die zu der der Lichtquelle (S) zugewandten Seite entgegengesetzt ist.Interferometric device according to claim 4, characterized in that the block is transparent and that the step gratings ( 4a to 4n ) are provided on the surface of the block lying on the side opposite to the side facing the light source (S). Interferometrische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflexionsgrad der reflektierenden Schichten sich von einem Stufengitter zum anderen (5a bis 5n) ändert.Interferometric device according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the reflectance of the reflecting layers varies from one step grating to the other ( 5a to 5n ) changes. Interferometrische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzmittel mindestens einen optischen Block (3) aufweisen, dessen der Lichtquelle (S) zugewandte Fläche pyramidenförmige Rauheiten (3a bis 3n) aufweist.Interferometric device according to claim 1, characterized in that the reference means comprise at least one optical block ( 3 ), the light source (S) facing surface pyramidal roughness ( 3a to 3n ) having. Interferometrische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzmittel mindestens einen transparenten optischen Block (6) aufweisen, auf dem Stufengitter (6a bis 6n) freigelegt sind, und dass auf der dieser Fläche gegenüberliegenden Seite dieses Blockes eine reflektierende Oberfläche (7) vorgesehen ist, die der Lichtquelle (S) zugewandt ist.Interferometric device according to claim 1, characterized in that the reference means comprise at least one transparent optical block ( 6 ), on the step grid ( 6a to 6n ) are exposed, and that on the opposite side of this block of this block has a reflective surface ( 7 ) is provided, which faces the light source (S). Interferometrische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zum Durchführen einer eindimensionalen Messung, die sich darauf beschränkt, eine Gruppe von im Inneren des Objektes (O) ausgerichteten Mess punkten aufzunehmen, die Fotoaufnehmerelemente (PC0 bis PC4) in einer Reihe angeordnet sind.Interferometric device according to one of claims 1 to 9, characterized in that for performing a one-dimensional Measurement that is limited to a group of inside the object (O) aligned measuring points to pick up the photoreceptor elements (PC0 to PC4) in a row are arranged. Interferometrische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zum Durchführen einer zweidimensionalen Messung, die dazu bestimmt ist, eine Gruppe von Messpunkten aufzunehmen, die gleichzeitig im Inneren des Objektes (O) ausgerichtet sind und auf einer zu dieser Ausrichtung (Achse Z) senkrechten Achse (X) liegen, die Fotoaufnehmerelemente (x0z0 bis x4z4) in einer Matrix angeordnet sind.Interferometric device according to one of claims 1 to 9, characterized in that for performing a two-dimensional measurement, which is intended to receive a group of measuring points, which are simultaneously aligned inside the object (O) and on an axis (X) perpendicular to this orientation (axis Z) lie, the photoreceptor elements (x0z0 to x4z4) in a matrix are arranged. Interferometrische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zum Durchführen einer dreidimensionalen Messung, die dazu bestimmt ist, eine Gruppe von Messpunkten aufzunehmen, die gleichzeitig im Inneren des Objektes (O) ausgerichtet sind und auf zwei zwischen sich und dieser Ausrichtung (Z) senkrechten Achsen liegen, die Fotoaufnehmerelemente [y0(x0z0 bis xmzn) bis yp(x0z0 bis xmzn)] in mehreren Seite an Seite liegenden Matrices (y0 bis yp) angeordnet sind und die Referenzmittel gemäß einer Anzahl von Seite an Seite liegenden Referenzmitteln angeordnet sind.Interferometric device according to one of claims 1 to 9, characterized in that for performing a three-dimensional Measurement intended to take a group of measurement points, which are simultaneously aligned inside the object (O) and on two axes perpendicular to each other and this orientation (Z) the photo pickup elements [y0 (x0z0 to xmzn) to yp (x0z0 to xmzn)] in several side by side matrices (y0 to yp) are arranged and the reference means according to a number of side Side lying reference means are arranged. Interferometrische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Rekombinationsmittel eine erste Gruppe von Linsen (L2, L4) aufweisen, die zwischen dem Strahlseparator (SF) und den Fotoaufnehmermitteln (PC) einerseits und den Referenzmitteln (M) andererseits angeordnet sind, um ein Bild der Referenzmittel (M) auf die Fotoaufnehmerelemente (PC0 bis PC4; x0z0 bis xmzn) mit einem elementaren Referenzstrahl pro Fotoaufnehmerelement zu projizieren, und dass sie ferner eine zweite Gruppe von Linsen (L3, L4; L', L3 '', L4) aufweisen, die zwischen dem Strahlseparator (SF) und dem Objekt (O) einerseits und den Fotoaufnehmermitteln (PC) andererseits angeordnet sind, um ein Bild des Objektes (O) auf die Fotoaufnehmerelemente zu projizieren, und dass die vor den Fotoaufnehmermitteln (PC) jeder der ersten und zweiten Gruppe angeordneten Linsen zusammenfallen.Interferometric device according to one of claims 1 to 12, characterized in that the optical recombination agent a first group of lenses (L2, L4) disposed between the Beam separator (SF) and the Fotoaufnehmermitteln (PC) on the one hand and the reference means (M), on the other hand, are arranged to be Image of the reference means (M) on the photoreceptor elements (PC0 to PC4; x0z0 to xmzn) with an elementary reference beam per photoreceptor element and that they also have a second group of lenses (L3, L4, L ', L3' ', L4) which are located between the jet separator (SF) and the object (O) on the one hand and the Fotoaufnehmermitteln (PC) on the other hand are arranged to form an image of the object (O) to project onto the photoreceptor elements, and that before the Photoreceptor means (PC) of each of the first and second groups Lentils coincide. Interferometrische Vorrichtung nach Anspruch 13 in Abhängigkeit von Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Linsen der ersten und zweiten Gruppe von Linsen konvergent und sphärisch sind.Interferometric device according to claim 13 dependent on of claim 10, characterized in that the lenses of the first and second group of lenses are convergent and spherical. Interferometrische Vorrichtung nach Anspruch 13 in Abhängigkeit von einem der Ansprüche 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Linsen (L2, L4) der ersten Gruppe vom sphärischen Typ sind und dass die zweite Gruppe zwei zwischen dem Strahlseparator (SF) und dem Objekt (O) angeordnete konvergente und zylindrische Linsen (L3'; L3'') aufweist, deren Achsen senkrecht aufeinander stehen.Interferometric device according to claim 13 dependent on of one of claims 11 and 12, characterized in that the lenses (L2, L4) of the first Group of the spherical one Are type and that the second group two between the jet separator (SF) and the object (O) arranged convergent and cylindrical Lenses (L3 '; L3' ') whose axes are perpendicular to each other stand. Interferometrische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (S), die Referenzmittel (M), die Fotoaufnehmermittel (PC) und das Objekt (O) entsprechend dem Michelson-Interferometer angeordnet sind und dass die Interferenz zwischen den elementaren Referenzstrahlen (FR0 bis FR4) und dem Objektstrahl (FO) durch einen Strahlseparator (SF) erhalten wird, der in der Mitte (OC) dieser Anordnung angeordnet ist.Interferometric device according to one of claims 1 to 15, characterized in that the light source (S), the reference means (M), the Fotoaufnehmermittel (PC) and the object (O) accordingly the Michelson interferometer are arranged and that the interference between the elementary reference beams (FR0 to FR4) and the object beam (FO) is obtained by a jet separator (SF) which is used in the Center (OC) of this arrangement is arranged. Interferometrische Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine Membran (D) zwischen dem Strahlseparator (SF) auf seiner den Fotoaufnehmerelementen (PC0 bis PC4; x0z0 bis xmzn) zugewandten Seite angeordnet ist.Interferometric device according to claim 16, characterized in that a membrane (D) between the jet separator (SF) on its the photoreceptor elements (PC0 to PC4; x0z0 to xmzn) facing side is arranged. Interferometrische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, 16 und 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein Phasenschieber oder ein Phasenmodulator (DPH) auf derjenigen Seite des Strahlseparators (SF) angeordnet ist, die dem Objekt (O) oder den Referenzmitteln (M) zugewandt ist.Interferometric device according to one of claims 10 to 13, 16 and 17, characterized in that a phase shifter or a phase modulator (DPH) on the side of the beam separator (SF) is arranged, which the object (O) or the reference means (M) faces. Interferometrische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Linsen der zweiten Gruppe von Linsen (L3, L4) Brennweiten wie f3«f4 haben, von denen f3 die Brennweite der in der Nähe des Objektes (O) angeordneten Linse (L3) ist und f4 die Brennweite der in der Nähe der Fotoaufnehmerelemente (PC0 bis PC4; x0z0 bis xmzn) angeordneten Linse (L4) ist.Interferometric device according to one of claims 13 to 18, characterized in that the lenses of the second group of Lenses (L3, L4) have focal lengths as f3 «f4, of which f3 is the focal length the nearby of the object (O) arranged lens (L3) is and f4 the focal length the nearby the Fotoaufnehmerelemente (PC0 to PC4; x0z0 to xmzn) arranged Lens (L4) is. Interferometrische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (S), die Referenzmittel (M), die Fotoaufnehmermittel (PC) und das Objekt (O) entsprechend dem Mach-Zehnder-Interferometer angeordnet sind und dass das Objekt (O) und die Referenzmittel (M) von den Objekt- (O) und Referenz- (FR0 bis FR4) Strahlen durchquert werden.Interferometric device according to claim 1, characterized in that the light source (S), the reference means (M), the Fotoaufnehmermittel (PC) and the object (O) accordingly the Mach-Zehnder interferometer are arranged and that the object (O) and the reference means (M) of the object (O) and reference (FR0 to FR4) rays are traversed. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (S) eine Anordnung mehrerer Elementarquellen aufweist, die vorzugsweise auf einer Linie oder in einer Matrix angeordnet sind.Device according to one of claims 1 to 20, characterized the light source (S) is an arrangement of several elementary sources having, preferably on a line or in a matrix are arranged. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Phasenschieber (DPH) oder der Phasenmodulator dazu verwendet wird, eine dem Ausgangssignal der Fotoaufnehmermittel (PC) überlagerte Detektion zu ermöglichen.Device according to one of claims 18 to 21, characterized that the phase shifter (DPH) or the phase modulator used to it is one, the output of the Fotoaufnehmermittel (PC) superimposed Enable detection.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009053006A1 (en) * 2009-11-16 2011-05-19 Bundesrepublik Deutschland, vertr.d.d. Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie, d.vertr.d.d. Präsidenten der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt Measuring device for measuring length to calibrate e.g. co-ordinate measuring machine, has path changing device provided for step-wise changing of optical path of one of light rays and comprising multiple extension sections

Families Citing this family (44)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19929406A1 (en) * 1999-06-26 2000-12-28 Zeiss Carl Fa Line OCT as an optical sensor for measurement and medical technology
US6411638B1 (en) * 1999-08-31 2002-06-25 Honeywell Inc. Coupled cavity anti-guided vertical-cavity surface-emitting laser
US20070221265A1 (en) * 2006-03-22 2007-09-27 Sion Power Corporation Rechargeable lithium/water, lithium/air batteries
WO2002071042A2 (en) * 2001-01-29 2002-09-12 Izatt Joseph A Frequency-encoded parallel oct and associated systems and methods
DE10142001A1 (en) * 2001-08-28 2003-03-20 Zeiss Carl Jena Gmbh Method and arrangement for obtaining topographs and tomographs of the eye structure using multiple simultaneous short-coherence interferometric deep scans of the pupil that are obtained simultaneously
US8968279B2 (en) * 2003-03-06 2015-03-03 Amo Manufacturing Usa, Llc Systems and methods for qualifying and calibrating a beam delivery system
US7092101B2 (en) * 2003-04-16 2006-08-15 Duke University Methods and systems for static multimode multiplex spectroscopy
GB2406638B (en) * 2003-10-01 2006-03-29 Amc Amsterdam Interferometric measurement apparatus and method therefor
JP4409331B2 (en) * 2004-03-30 2010-02-03 株式会社トプコン Optical image measuring device
TWI245926B (en) * 2004-05-10 2005-12-21 Chroma Ate Inc Device and method of an interference scanner
US7242480B2 (en) * 2004-05-14 2007-07-10 Medeikon Corporation Low coherence interferometry for detecting and characterizing plaques
US20050254059A1 (en) * 2004-05-14 2005-11-17 Alphonse Gerard A Low coherence interferometric system for optical metrology
US7327463B2 (en) 2004-05-14 2008-02-05 Medrikon Corporation Low coherence interferometry utilizing magnitude
US7190464B2 (en) * 2004-05-14 2007-03-13 Medeikon Corporation Low coherence interferometry for detecting and characterizing plaques
US7184148B2 (en) 2004-05-14 2007-02-27 Medeikon Corporation Low coherence interferometry utilizing phase
US7474408B2 (en) * 2004-05-14 2009-01-06 Medeikon Corporation Low coherence interferometry utilizing phase
DE102004037479A1 (en) 2004-08-03 2006-03-16 Carl Zeiss Meditec Ag Fourier domain OCT ray tracing on the eye
DE102004045802B4 (en) * 2004-09-22 2009-02-05 Robert Bosch Gmbh Interferometric system with reference surface with a mirrored zone
EP1805480B1 (en) * 2004-10-29 2009-01-14 DeguDent GmbH Method and device for detecting the contour data and/or optical characteristics of a three-dimensional semi-transparent object
WO2006128442A1 (en) * 2005-05-31 2006-12-07 W.O.M. World Of Medicine Ag Method and apparatus for visual characterization of tissue
US7811280B2 (en) 2006-01-26 2010-10-12 Amo Manufacturing Usa, Llc. System and method for laser ablation calibration
GB2435322A (en) * 2006-02-15 2007-08-22 Oti Ophthalmic Technologies Measuring curvature or axial position using OCT
US7488930B2 (en) * 2006-06-02 2009-02-10 Medeikon Corporation Multi-channel low coherence interferometer
EP1939581A1 (en) 2006-12-27 2008-07-02 Heliotis AG Apparatus for the contact-less, interferometric determination of surface height profiles and depth scattering profiles
EP2128588B1 (en) * 2007-02-28 2013-04-10 Nippon Telegraph and Telephone Corporation Optical refractometry measuring method and device
DE102007023293B3 (en) * 2007-05-16 2008-09-25 Universität Zu Lübeck Method for optical coherence tomography
KR101029606B1 (en) * 2007-10-19 2011-05-09 주식회사 엠티씨메디칼 Optical Coherence Tomography
US10426348B2 (en) 2008-03-05 2019-10-01 Purdue Research Foundation Using differential time-frequency tissue-response spectroscopy to evaluate living body response to a drug
JP5740701B2 (en) * 2009-03-30 2015-06-24 国立大学法人埼玉大学 Interferometer
DE102009022598A1 (en) 2009-05-20 2010-11-25 Carl Zeiss Meditec Ag Human eye's absolute measuring value determining method, involves reconstructing medium of eye by local scaling factors such that two-dimensional or three-dimensional representation of medium of eye comprises absolute measuring values
TWI480513B (en) 2009-12-04 2015-04-11 Raydium Semiconductor Corp Optical coherence tomography apparatus and operating method thereof
EP2565621A4 (en) * 2010-03-17 2018-03-14 National University Corporation Saitama University Electric field spectrum measurement device and object measurement device
US9977859B2 (en) * 2010-06-17 2018-05-22 Purdue Reserach Foundation Digital holographic method of measuring cellular activity and of using results to screen compounds
US10401793B2 (en) 2010-06-17 2019-09-03 Purdue Research Foundation Digital holographic method of measuring cellular activity and measuring apparatus with improved stability
US20120086948A1 (en) * 2010-10-08 2012-04-12 Electronics And Telecommunications Research Institute Optical coherence tomography apparatus for enhanced axial contrast and reference mirror having multiple planes for the same
DE102010051281A1 (en) 2010-11-12 2012-05-16 Carl Zeiss Meditec Ag Method for the model-based determination of the biometry of eyes
JP5743697B2 (en) * 2011-05-06 2015-07-01 キヤノン株式会社 Measuring device
WO2013116516A1 (en) 2012-02-03 2013-08-08 Wayne State University Fourier-transform interferometer with staircase reflective element
WO2014018140A2 (en) 2012-04-23 2014-01-30 Wayne State University Static interferometer with step-style reflective element
JP2015017966A (en) * 2013-06-13 2015-01-29 キヤノン株式会社 Imaging device and imaging method
CN104006885B (en) * 2014-03-10 2016-08-17 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Space-time combined modulation Fourier transformation imaging spectrometer and manufacture method
EP3117191A4 (en) * 2014-03-13 2018-03-28 National University of Singapore An optical interference device
JP2017067742A (en) * 2015-10-02 2017-04-06 レーザーテック株式会社 Interferometer and displacement-amount measurement device
US20210263295A1 (en) * 2020-02-25 2021-08-26 The Board Of Regents Of The University Of Texas System Imaging system and method to convert lateral scanning into axial remote focusing

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4309109A (en) * 1972-05-25 1982-01-05 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Pulsed interferometric remote gauge
FR2658460B1 (en) 1990-02-22 1994-12-02 Valeo Systemes Dessuyage WIPER DEVICE, PARTICULARLY FOR VEHICLE WINDSHIELDS.
JPH04161832A (en) * 1990-10-26 1992-06-05 Olympus Optical Co Ltd Optical-phase-difference measuring method
US5151585A (en) * 1991-08-12 1992-09-29 Hughes Danbury Optical Systems, Inc. Coherent radiation detector
US5402234A (en) * 1992-08-31 1995-03-28 Zygo Corporation Method and apparatus for the rapid acquisition of data in coherence scanning interferometry
DE4234202C2 (en) 1992-10-10 1995-06-14 Teves Gmbh Alfred Device for cleaning windshields
WO1995024621A1 (en) * 1994-03-09 1995-09-14 The Secretary Of State For Defence Coherence imaging system
JPH10267830A (en) * 1997-03-26 1998-10-09 Kowa Co Optical measuring device
US5892583A (en) * 1997-08-21 1999-04-06 Li; Ming-Chiang High speed inspection of a sample using superbroad radiation coherent interferometer

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009053006A1 (en) * 2009-11-16 2011-05-19 Bundesrepublik Deutschland, vertr.d.d. Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie, d.vertr.d.d. Präsidenten der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt Measuring device for measuring length to calibrate e.g. co-ordinate measuring machine, has path changing device provided for step-wise changing of optical path of one of light rays and comprising multiple extension sections
DE102009053006B4 (en) * 2009-11-16 2014-04-24 Bundesrepublik Deutschland, vertr.d.d. Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie, d.vertr.d.d. Präsidenten der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt length measuring instrument

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Publication number Publication date
EP0985902B1 (en) 2004-11-24
EP0985902A1 (en) 2000-03-15
FR2783323B1 (en) 2000-10-13
DE69922109D1 (en) 2004-12-30
FR2783323A1 (en) 2000-03-17
US6268921B1 (en) 2001-07-31

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